ES2625545T3

ES2625545T3 - Aparato de filtrado de partículas para motores diésel marinos y método de funcionamiento y regeneración de dicho aparato

Info

Publication number: ES2625545T3
Application number: ES13741838.0T
Authority: ES
Inventors: Maurizio Archetti
Original assignee: Ecospray Technologies SRL
Current assignee: Ecospray Technologies SRL
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2017-07-19
Anticipated expiration: 2033-05-31
Also published as: EP2855865B1; ITMI20120952A1; PL2855865T3; HRP20170601T1; CA2875171A1; DK2855865T3; CA2875171C; US10060313B2; EP2855865A1; CY1119018T1; WO2013179266A1; US20150143994A1

Abstract

Aparato de filtración de partículas (1) para filtrar en seco los gases de escape de motores diésel, especialmente motores diésel marinos, que comprende al menos dos compartimientos (10, 20) dispuestos independientemente en paralelo con respecto al flujo de los gases de escape, estando cada uno de dichos compartimentos equipado con al menos una válvula de cierre (11, 21) para regular el flujo de gas que pasa a través del compartimento y que comprende además uno o más medios de filtrado (13, 23) adaptados para contener las partículas y medios de emisión (14, 15, 24, 25) para generar un flujo de impulso de gas a contracorriente en dichos medios de filtrado (13, 23), comprendiendo además dicho aparato una unidad de control central para el funcionamiento y control de dicha válvula y de dichos medios de emisión, caracterizado por que cada uno de dichos compartimentos (10, 20) comprende además medios de inyección (12, 22) para la entrada de gases calientes en el compartimento, estando dichos medios de inyector operados también por la unidad de control central.

Description

DESCRIPCION

Aparato de filtrado de partfculas para motores diesel marinos y metodo de funcionamiento y regeneracion de dicho aparato.

CAMPO DE LA INVENCION

[0001] La presente invencion se refiere a un aparato de filtrado de partfculas para motores diesel marinos y un metodo de funcionamiento y regeneracion de dicho aparato.

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ANTECEDENTES DE LA INVENCION

[0002] Como se sabe, los motores diesel marinos de gran tamano utilizan un aceite pesado, denominado fueloleo pesado (HFO), como combustible. Este aceite esta constituido por una mezcla de parafinas e hidrocarburos alifaticos

15 y con un alto contenido de azufre (1 % - 3,5 %).

[0003] El uso de este combustible se impone sustancialmente a buques grandes por razones economicas, ya que es un combustible sin refinar y es de menor calidad con respecto al combustible usado en motores diesel para uso en automoviles, se puede adquirir a un coste notablemente inferior Sin embargo, esto tambien implica problemas

20 significativos en cuando a contaminacion ambiental debido al contenido de contaminantes (azufre, cenizas, metales pesados, etc.). De acuerdo con lo que se conoce, la combustion de aceite pesado genera una elevada carga de partfculas (partfculas liquidas, semiliquidas y microparticulas solidas) en los gases de escape. Las partfculas pueden estar constituidas por hidrocarburos no quemados que forman el denominado hollin, y/o por impurezas, incluso impurezas inorganicas, presentes inicialmente en el combustible, que forman las cenizas, residuos de combustion.

25

[0004] Con el fin de evitar que estas partfculas se liberen a la atmosfera, se emplean filtros de partfculas en el sector del automovil, que son capaces de retener las partfculas solidas atrapandolas en el filtro. Los aglomerados tienden a obstruir el filtro, que generalmente tiene una construccion del tipo panal y, por lo tanto, es necesario ciclicamente proporcionar la regeneracion del propio filtro, generalmente procediendo con la combustion adicional de

30 los aglomerados.

[0005] Por otro lado, en el sector maritimo, concretamente para los motores diesel de gran tamano con los que estan equipados los buques, no existe actualmente ninguna filtracion en seco de las partfculas, dado que el alto contenido de impurezas en las naftas utilizadas hace que el uso de filtros de partfculas del tipo que se utilizan

35 actualmente en el sector del automovil sea sustancialmente imposible, ya que se obstruiran inmediatamente debido a la alta presencia de partfculas no combustibles en los gases de escape. Ademas, estos filtros de partfculas, que usan generalmente catalizadores oxidantes para mejorar la oxidacion de la fraccion organica y, por lo tanto, la combustion de hollin, en el caso de que se usen en motores marinos que queman combustible diesel que contiene azufre, dara como resultado la oxidacion de SO2 en SO3, aumentando adicionalmente las particulas a una extension 40 excesiva. SO3 es un compuesto que se condensa en presencia de vapor de agua y a temperaturas por debajo de 200 °C, formando un aerosol de acido sulfurico. Una vez emitido en el embudo, este aerosol produce una pluma de color parduzco-azul muy visible que de hecho aumenta la emision total de particulas (liquida y semiliquida) con respecto al caso de la ausencia del filtro de particulas. Las dimensiones micro y submicrometricas de este aerosol evitan su eliminacion por medio de un posible depurador de agua de mar presente en el sistema de escape. Por lo 45 tanto, actualmente no se utiliza ningun sistema de filtracion en seco de los gases de escape de los motores diesel marinos, mientras que se utiliza un sistema de filtracion "humedo" para eliminar las particulas y el SO2 concretamente mediante el uso de "depuradores" de contracorriente que utilizan agua de mar directamente, de acuerdo con las ensenanzas de la tecnica anterior, para eliminar el material particulado y absorber los contaminantes acidos.

50

[0006] Sin embargo, la eficacia del "depurador" sobre la materia particulada es algo limitada y se limita tambien a transferir las particulas de la fase gaseosa a la fase liquida que contamina el agua de mar usada en el mismo. El agua de mar que sale del "depurador", que esta dispersa en el mar, contiene, aceites, hidrocarburos aromaticos policiclicos - tambien conocidos por el acronimo PAH - que tienen efectos adversos conocidos sobre el medio

55 ambiente (toxicidad evidente para ciertos organismos acuaticos y aves, alta toxicidad cronica para la vida acuatica, contaminacion de cultivos agricolas), y sobre la salud humana, metales pesados, tales como vanadio, cromo, cadmio, niquel y muchos mas, asi como cenizas.

RESUMEN DE LA INVENCION

[0007] Por lo tanto, la presente invencion tiene por objeto resolver estos problemas proporcionando un aparato de filtrado de partfculas que se puede utilizar, en particular, con motores diesel marinos que, como se ha dicho, utilizan

5 combustible de baja calidad, permitiendo una filtracion en seco de los gases de escape que sea mas eficiente que la filtracion en humedo actualmente utilizada en el sector, y que no enfrfa los gases para hacer posible una recuperacion de calor sin el problema de ensuciar las calderas utilizadas. Por lo tanto, el gas tratado se puede purificar con depuradores de agua de mar para eliminar el SOx sin contaminar el agua utilizada con los compuestos peligrosos mencionados anteriormente.

10

[0008] Dentro de este objetivo, el objeto de la presente invencion es proporcionar un aparato de filtrado de partfculas para la filtracion en seco de los gases de escape de motores diesel marinos que sea capaz de eliminar, o al menos reducir, las partfculas en los gases de escape sin generar altos perdidas de carga para no afectar adversamente al rendimiento del motor.

15

[0009] Un objeto adicional de la presente invencion es proporcionar un aparato de filtracion de partfculas extremadamente fiable para el filtrado en seco de los gases de escape de motores diesel marinos, de manera que el motor no tenga que ser detenido para intervenciones de mantenimiento.

20 [0010] No menos importante, el objeto de la presente invencion es proporcionar un aparato de filtrado de partfculas para el filtrado en seco de los gases de escape de motores diesel marinos de pequenas dimensiones, para permitir una facil instalacion a bordo de la unidad naval.

[0011] Un objeto adicional de la presente invencion es eliminar el hollm de los gases de escape de manera que el 25 rendimiento de la caldera de recuperacion de energfa situada en el sistema de escape del motor permanezca alto en

el tiempo, reduciendo de este modo el ensuciamiento en las superficies de intercambio.

[0012] Un objeto adicional de la presente invencion es proporcionar un metodo para el funcionamiento y regeneracion de un aparato de filtrado de partfculas para la filtracion en seco de los gases de escape de motores

30 diesel marinos que permita superar los inconvenientes de los sistemas de filtrado en humedo conocidos en la tecnica anterior.

[0013] Este objetivo y estos y otros objetos que quedaran mas claros a continuacion se consiguen mediante un aparato de filtrado de partfculas para el filtrado en seco de los gases de escape de motores diesel, particularmente

35 para aplicaciones en motores diesel marinos, de acuerdo con la reivindicacion 1 adjunta. En particular, el aparato de filtrado de acuerdo con la presente invencion se caracteriza por que comprende al menos dos compartimentos independientes dispuestos en paralelo al flujo de los gases de escape, comprendiendo cada uno de dichos compartimentos independientes uno o mas medios de filtrado adaptados para retener las partfculas, elementos ceramicos con flujo continuo, medios de expulsion adaptados para generar un flujo a contracorriente de aire 40 comprimido con respecto al flujo de trabajo de los elementos ceramicos, que se proporciona en cada uno de dichos elementos ceramicos o en grupos de dichos elementos, comprendiendo ademas cada uno de dichos compartimientos al menos una valvula de cierre adaptada para controlar el flujo de gas a traves del compartimento correspondiente.

45 [0014] Ademas, estos objetivos y objetos se consiguen mediante un metodo para el funcionamiento y la regeneracion de dicho aparato de filtrado.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

50 [0015] Otras caracterfsticas y ventajas de la presente invencion se pondran mas claramente de manifiesto a partir de la siguiente descripcion detallada, proporcionada a modo de ejemplo no limitante e ilustrada en los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 muestra una vista esquematica de los dos compartimientos adyacentes del aparato de filtrado de 55 partfculas de acuerdo con la presente invencion.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION

[0016] El aparato de filtrado de partfculas 1 de acuerdo con la presente invencion comprende una pluralidad de

compartimentos 10, 20 dispuestos en paralelo con respecto al flujo de los gases de escape. El flujo de los gases de escape que entran en el compartimento 10 se muestra esquematicamente mediante la flecha ENTRADA de la figura 1, que indica el flujo que entra en el compartimento 10 desde el conducto de entrada 35.

5 [0017] Cada uno de dichos compartimientos 10, 20 esta equipado con una valvula de cierre, indicada respectivamente por los numeros de referencia 11 y 21 en el ejemplo de la figura 1, adaptada para ajustar y, si es necesario, detener, el flujo de gas a traves del compartimento relevante. Las lineas de flujo en la figura 1 representan la trayectoria del gas que pasa a traves de un compartimento, en particular el compartimiento 10 cuyo funcionamiento del filtro se describira a continuacion. El uno o mas de los otros compartimentos tendran una 10 estructura analoga, y lo que se muestra en el presente documento con referencia al compartimiento 10 tambien puede tomarse como valido para los otros compartimentos, para el compartimiento 20 mostrado en la figura 1, asi como para los otros compartimentos que no se muestran en los dibujos. Volviendo asi a la descripcion del compartimiento 10 ilustrado en la figura 1, en su trayectoria que va desde el conducto de entrada 35 de los gases de escape a la valvula de cierre 11, situada en el conducto de salida de los gases de escape del compartimento, el gas 15 es forzado a pasar a traves de los medios de filtracion 13.

[0018] Los medios de filtrado comprenden una pluralidad de elementos ceramicos monoliticos 13 con flujo continuo dispuestos en paralelo y en un numero adecuado para tratar con el flujo global de los gases de escape que afectan al compartimiento. Cada uno de dichos elementos ceramicos esta constituido en la practica por un elemento 20 ceramico monolitico dividido en canales paralelos con secciones bastante contiguas, en la region de unos pocos milimetros, para el paso de los gases, que se ven obligados a pasar de un canal a otro con una componente de flujo tangencial, minimizando asi la obstruccion del filtro sin embargo, en cualquier caso, permitiendo que las particulas sean retenidas. Ya estan en uso filtros ceramicos monoliticos similares en filtros de particulas para el sector del automovil y, por lo tanto, no se describiran adicionalmente en el presente documento como de un tipo conocido en la 25 tecnica anterior. Sin embargo, se destaca que los utilizados para producir el filtro de acuerdo con la presente invencion estan disenados especificamente para su uso con los combustibles que contienen azufre usados por los motores diesel marinos, y que se utilizan numerosos elementos monoliticos en cada compartimiento 10, 20 del filtro de acuerdo con la presente invencion, dispuestos en paralelo.

30 [0019] De acuerdo con lo que se muestra en la figura 1 adjunta, los medios de filtracion estan asociados con inyectores de aire comprimido 15 y eyectores 14, adecuados para generar un intenso flujo de impulsos de gas a contracorriente con respecto al flujo de trabajo del elemento ceramico, es decir, con respecto al flujo de los gases de escape que pasan a traves de los elementos ceramicos durante el funcionamiento del filtro.

35 [0020] Incluso mas en particular, preferiblemente una boquilla 15 y un eyector 14 estan situados en un grupo de elementos ceramicos 13, y mas preferiblemente aun, como se muestra en la figura 1, se colocan en cada elemento ceramico 13 para fluir optimamente en este con el flujo de aire comprimido a contracorriente. El flujo a contracorriente, generado por estos chorros de aire comprimido con una presion igual o superior a 3 bares, es capaz de eliminar las particulas de los elementos ceramicos, durante la regeneracion del filtro, que se ilustrara mejor a 40 continuacion.

[0021] De acuerdo con lo que se muestra en la figura 1, cada compartimiento de acuerdo con la presente invencion tiene un desarrollo vertical. Los gases de escape entran en el conducto de entrada 35, pasan a traves de los elementos ceramicos 13 que constituyen los medios de filtrado de particulas, y continuan hacia la parte superior 45 del compartimiento 10. Segun la orientacion mostrada en la figura 1 adjunta, la valvula de cierre 11 esta dispuesta en la zona superior del compartimiento 10. La valvula de cierre 11 es accionada por un accionador neumatico o electrico y esta controlada por una unidad de control central que esta equipada con la unidad de filtrado 1 y que, como se describira mejor a continuacion, controla su funcionamiento.

50 [0022] En la parte inferior del aparato de filtrado de acuerdo con la presente invencion, cada compartimento esta en comunicacion con una tolva de acumulacion 100 que recoge las particulas que son eliminadas por los elementos de filtrado ceramicos 13 por efecto de los chorros de aire comprimido emitidos por los inyectores 15 y se amplifican por las boquillas 14.

55 [0023] Cada compartimento 10, 20 del filtro de particulas 1 de acuerdo con la presente invencion preferiblemente comprende ademas medios inyectores 12, 22 adaptados para emitir gases calientes dentro del compartimiento.

[0024] Dichos gases calientes consisten preferiblemente en aire, que se precalienta mediante un quemador o un calentador electrico a una temperatura de aproximadamente 400-700 °C. Dichos gases calientes se indicaran en el

resto de la presente descripcion como gas "calentado", para distinguirlos de los gases de escape a tratar.

[0025] Haciendo referencia a la figura 1 y al compartimento 10, los medios inyectores 12 estan preferiblemente, pero no necesariamente, dispuestos en la parte superior del compartimiento, pero en cualquier caso en proximidad 5 de la seccion de entrada del gas a filtrar. El proposito de los medios inyectores que proporcionan la posibilidad de inyectar gas "calentado" a alta temperatura en los compartimentos del filtro de acuerdo con la presente invencion se hara mas claro a partir de la siguiente descripcion del funcionamiento del filtro y de la regeneracion de sus componentes filtrantes.

10 [0026] Por lo tanto, el funcionamiento del filtro de particulas de acuerdo con la presente invencion es como se indica a continuacion.

[0027] Como se ha mencionado, el filtro de acuerdo con la presente invencion comprende al menos dos, preferiblemente cuatro, incluso mas preferiblemente ocho, compartimentos independientes (se ilustran dos

15 compartimentos en la figura 1, indicados por los numeros de referencia 10 y 20) dispuestos en paralelo con respecto al flujo del gas a tratar. Cada uno de los cuales comprende medios de filtrado 13, del tipo que comprenden monolitos de ceramica con flujo continuo dispuesto en paralelo, y medios de emision de flujo de pulso de aire comprimido, que comprenden los inyectores 15, 25 y los eyectores 14, 24 para amplificar dicho flujo, dotando dichos medios emision a dichos medios de filtrado 13 de un flujo de gas a contracorriente con respecto a la direccion del flujo de los gases 20 de escape.

[0028] Para asegurar el funcionamiento continuo y eficiente del filtro de particulas de acuerdo con la presente invencion, los medios de filtro deben regenerarse.

25 [0029] De hecho, se sabe que el mayor problema que afecta a los filtros de particulas utilizados en el sector del automovil consiste en el hecho de que despues de un cierto numero de horas de funcionamiento, los elementos de filtrado del filtro tienden a aumentar la contrapresion sobre el escape del motor ya que obstruyen las particulas no combustibles que retienen, aumentando asi el consumo del motor y haciendo imposible su funcionamiento en un corto periodo de tiempo hasta que se detiene por completo. El funcionamiento del filtro se basa en el hecho de que 30 las particulas presentes en los gases de escape permanecen atrapadas en los elementos de filtrado, siendo asi eliminadas por los gases de escape, pero al mismo tiempo obstruyendo el propio filtro. Por lo tanto, el problema es inevitable y se supera por medio de la denominada regeneracion.

[0030] Los metodos de regeneracion utilizados en los filtros en uso en el sector del automovil, donde la 35 temperatura de los gases de escape se aumenta simplemente por medio del exceso de combustible o quemadores

auxiliares para disparar y, por lo tanto, quemar las particulas atrapadas en el propio filtro, no son eficaces en el sector marino, ya que la alta presencia de cenizas no combustibles conducira a la obstruccion rapida e irreversible de los mismos. Las altas concentraciones de azufre en el combustible aumentan de este modo en gran medida las particulas no combustibles debido a la generacion de sulfatos que se depositan en las particulas de hollin. Las altas 40 concentraciones de sulfatos y cenizas y la temperatura de ignicion de las particulas organicas dificultan la regeneracion termica. El aparato de filtrado de acuerdo con la presente invencion comprende asi mas de un compartimiento 10, 20 dispuesto en paralelo de manera que la unidad de control pueda proceder ciclicamente a la regeneracion de los medios de filtrado 13, 23 de un compartimento mientras el flujo de los gases de escape es desviado y se filtra por los otros compartimentos, sin interrumpir el funcionamiento del filtro.

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[0031] De acuerdo con la realizacion preferida descrita en el presente documento, cuando la unidad de control detecta un aumento de las perdidas de carga del filtro por encima de un valor umbral predeterminado, la valvula de cierre en el conducto de salida de gas de un compartimento se cierra, aislando de este modo el compartimiento del proceso de filtrado, ya que el flujo de los gases de escape ya no atraviesa los elementos de filtrado 13, sino que se

50 dividira entre los otros compartimentos, que se disponen en paralelo.

[0032] Si el aparato de filtrado de acuerdo con la presente invencion debe incluir solo dos compartimentos, por ejemplo, los compartimentos 10 y 20, cerrando la valvula de cierre 11 del compartimiento 10, todo el flujo de los gases de escape del motor cruzaran solamente el compartimento 20, que continuara filtrando los gases de escape,

55 funcionando, sin embargo con una perdida de carga extremadamente alta.

[0033] Con el fin de mantener las perdidas de carga en valores aceptables, aumentando asi el rendimiento del sistema de filtracion, el filtro de acuerdo con la presente invencion preferiblemente comprende mas de dos compartimentos. En particular, se prefiere la realizacion de un filtro que comprende ocho compartimentos. En este

caso, cuando la valvula de cierre de un compartimento se cierra para la regeneracion de sus medios de filtrado, si Q es el flujo global de los gases de escape, se distribuye entre los otros siete compartimentos que filtran el valor igual a 1/8 de Q relacionado con el compartimento excluido de la filtracion. Este caudal de 1/8 de Q se divide entre los otros siete compartimentos y el modesto aumento del caudal permite, por lo tanto, un aumento limitado de las perdidas de 5 carga en los siete compartimientos afectados por la filtracion. Resulta evidente que el filtro de acuerdo con la presente invencion puede operar en cualquier caso con cualquier numero de compartimentos, siendo dos el numero minimo.

[0034] El compartimento excluido de la filtracion puede regenerarse en este punto. Se ilustrara en el presente 10 documento como tiene lugar la regeneracion del compartimiento 10 ilustrado en la figura 1. La regeneracion, por

supuesto, ocurre de la misma manera para todos los compartimientos, que tienen la misma estructura.

[0035] Una vez que se ha cerrado la valvula de cierre 11, el compartimiento 10 esta excluido de la filtracion, en el sentido de que el flujo de los gases de escape ya no pasa a traves de la camara impelente del compartimiento 10 y,

15 por lo tanto, ya no pasa a traves de los elementos de filtrado monoliticos 13.

[0036] En este punto, las boquillas de aire comprimido 15 y los eyectores 14 generan un flujo de aire comprimido, preferiblemente un flujo de impulso, que fluye hacia los elementos de filtrado 13 a contracorriente liberando los canales del elemento ceramico del material particulado que se ha acumulado en el mismo. El material particulado

20 liberado de este modo cae por gravedad y se acumula en la tolva de acumulacion hermetica al gas 100, que se vaciara periodicamente para la eliminacion, de manera apropiada, de las particulas recogidas.

[0037] Si el compartimento permanece bajo filtracion durante las operaciones de regeneracion descritas en el presente documento, el flujo de los gases de escape arrastrara de nuevo el material particulado eliminado por un

25 elemento filtrante 13 sobre los otros elementos, haciendo que la decantacion de la materia particulada en la camara impelente de entrada del compartimento 10 y la posterior recogida en la tolva, sea de hecho imposible.

[0038] Por supuesto, la accion descrita previamente puede repetirse varias veces para asegurar una eliminacion mas eficaz de los polvos de los elementos de filtrado 13.

30

[0039] Esta accion sustancialmente mecanica ha mostrado que es posible obtener una limpieza excelente de los elementos de filtrado 13, en particular como se ha mencionado, cuando estos estan en forma de elementos monoliticos con flujo continuo, de las cenizas que constituyen el material particulado.

35 [0040] Sin embargo, existe otro tipo de particulas que se acumula en los elementos de filtrado 13: el denominado hollin.

[0041] El termino hollin indica que parte del material particulado constituido por hidrocarburos o complejos de hidrocarburos no quemados, que concretamente, por razones relacionadas con la calidad del combustible o con la

40 eficiencia del motor, no se queman en el ciclo operativo del propio motor.

[0042] Con el fin de eliminar tambien completamente esta parte de las particulas, la regeneracion del filtro de acuerdo con la presente invencion proporciona tambien un gas "calentado" a alta temperatura, significando alta temperatura una temperatura cercana a 400 °C o superior, que se introducira, por medio de los medios inyectores

45 12, en la camara impelente del compartimiento 10.

[0043] En este punto, la valvula de cierre 11 se abre parcialmente, abriendo asi el paso de los gases al conducto de salida de los gases de escape del compartimiento, lo suficiente para permitir el flujo de gas "calentado" introducido en el compartimiento por los medios de inyeccion 12 a traves de los medios de filtrado 13 en la misma

50 direccion con la que los gases de escape pasan a traves de los medios de filtrado cuando el elemento de filtrado esta en funcionamiento, permitiendo asi que dichos gases "calentados" abandonen el compartimento.

[0044] Los gases "calentados" introducidos en el compartimiento pueden estar constituidos por aire caliente puro o por gas de combustion a alta temperatura generado por un quemador auxiliar que contiene oxigeno y posiblemente

55 compuestos oxidantes, tales como NO2, peroxido de hidrogeno y similares, y por lo tanto, capaces de quemar, a una temperatura entre 350 y 700 °C, cualquier hollin no eliminado de la superficie de filtrado por la regeneracion mecanica descrita anteriormente.

[0045] Gracias a la division en compartimentos del filtro y al cierre parcial del compartimiento, el flujo de aire/gas

caliente es limitado, y es inferior al flujo de trabajo normal, permitiendo asi un ahorro de energia elevado reduciendo el indice de calor usado para la regeneracion de calor.

[0046] Ademas, de acuerdo con una realizacion preferida del filtro y del metodo de funcionamiento y regeneracion 5 de acuerdo con la presente invencion, cuando la valvula de cierre 11 del compartimiento 10 esta cerrada para

proceder con la regeneracion, el flujo de gases de escape del motor, que generalmente tiene una temperatura cercana a 300-350 °C, se reduce pero no se reduce a cero. El caudal de entrada al compartimento se reduce en un 30-70 % con respecto al caudal normal, preferiblemente llevandolo a valores cercanos al 35 % del caudal de filtracion normal. El caudal reducido de los gases de escape permite tambien, como opcion, la nebulizacion de un 10 reactivo oxidante en una solucion acuosa en el propio compartimento, en particular contra dichos medios de filtrado 13 por medio de boquillas de fluido dual 16, sin que se evapore totalmente antes de afectar a los elementos de filtrado 13, permitiendo asi que las gotitas de reactivo oxidante, con un diametro medio inferior a 500 micrometros, alcancen la superficie de filtracion en estado liquido, de acuerdo con las ensenanzas de la solicitud de patente europea n.° 11176254.8 titulada "Apparatus and method for regenerating particulate filters for internal combustion 15 engines", a nombre del Solicitante.

[0047] El uso contemporaneo de la limpieza con aire comprimido y/o reactivo oxidante y gases aire/caliente segun el metodo de acuerdo con la presente invencion permite la optimizacion de la regeneracion del filtro de particulas.

20 [0048] Por ejemplo, la regeneracion de calor particular descrita anteriormente realizada despues de la limpieza "mecanica" de las particulas de los elementos de filtrado por medio de aire comprimido, da lugar a una carga termica reducida (debido a la menor cantidad de hollin quemado). Tambien se reduce el peligro de cualquier regeneracion incontrolada debido a un exceso de hollin que se quema al impactar con los gases calientes de la regeneracion de calor.

25

[0049] Esto permite que los elementos de filtrado ceramicos se conserven contra fallos mecanicos debido a la carga de calor excesiva y aumentos de temperatura localizados.

[0050] El aparato de filtro asi ideado y descrito y el metodo de funcionamiento y regeneracion de dicho filtro logran 30 asi el objetivo y los objetos previstos.

[0051] Se ha observado en particular que el aparato y el metodo de funcionamiento y regeneracion de dicho aparato permiten el funcionamiento de la filtracion incluso en presencia de altas cantidades de azufre y cenizas en el combustible.

35

[0052] Ademas, el aparato de filtrado de acuerdo con la presente invencion permite mantener bajos valores de perdida de carga, garantizando asi que el funcionamiento del motor no se vea afectado negativamente, y es tambien particularmente fiable.

40 [0053] Una ventaja adicional de la presente invencion consiste en las pequenas dimensiones del aparato de filtrado, lo que permite una facil instalacion a bordo. Tambien es posible proporcionar una caldera de recuperacion de calor, aguas abajo del propio aparato, que funciona con humo libre de particulas y, por lo tanto, funciona con la maxima eficiencia. Tambien es posible proporcionar un "depurador que utilice agua de mar o agua recirculada con reactivo alcalino", aguas abajo del propio aparato, para la eliminacion del SOx contenido en los gases de escape sin 45 la necesidad de tratamientos caros del agua de mar del efluente.

[0054] Un posible ventilador de extractor colocado en la linea de escape aguas abajo del filtro de particulas permite que la contrapresion al motor se mantenga por debajo de los limites maximos. Este ventilador permite al mismo tiempo reducir las dimensiones del propio filtro de particulas, ya que es posible trabajar con perdidas de 50 carga (y, por lo tanto, altas velocidades de filtracion) por encima del filtro, ya que se compensan por la prevalencia del ventilador. El aparato de filtrado de acuerdo con la presente invencion esta tambien protegido contra regeneraciones incontroladas que podrian conducir a un fallo mecanico de los elementos de filtrado y, al mismo tiempo, no aumenta excesivamente el consumo de combustible del motor.

55 [0055] Los expertos en la tecnica pueden hacer una serie de modificaciones sin apartarse del alcance de la proteccion de la presente invencion, determinada por el alcance de las reivindicaciones, que son parte integrante de este documento y, por lo tanto, se hacen referencia en su totalidad.

[0056] Por lo tanto, el alcance de la proteccion de las reivindicaciones no debe limitarse a las ilustraciones o a las

realizaciones preferidas proporcionadas a modo de ejemplo en la descripcion; las reivindicaciones deben incluir en su lugar todas las caracteristicas de novedad patentable que surjan de la presente invencion, incluyendo todas las caracteristicas que se consideren equivalentes por un experto en la tecnica.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Aparato de filtracion de particulas (1) para filtrar en seco los gases de escape de motores diesel, especialmente motores diesel marinos, que comprende al menos dos compartimientos (10, 20) dispuestos independientemente en

5 paralelo con respecto al flujo de los gases de escape, estando cada uno de dichos compartimentos equipado con al menos una valvula de cierre (11, 21) para regular el flujo de gas que pasa a traves del compartimento y que comprende ademas uno o mas medios de filtrado (13, 23) adaptados para contener las particulas y medios de emision (14, 15, 24, 25) para generar un flujo de impulso de gas a contracorriente en dichos medios de filtrado (13, 23), comprendiendo ademas dicho aparato una unidad de control central para el funcionamiento y control de dicha 10 valvula y de dichos medios de emision, caracterizado por que cada uno de dichos compartimentos (10, 20) comprende ademas medios de inyeccion (12, 22) para la entrada de gases calientes en el compartimento, estando dichos medios de inyector operados tambien por la unidad de control central.
2. Aparato de filtracion (1) de acuerdo con la reivindicacion anterior, caracterizado por que dichos medios de 15 filtracion comprenden uno o mas elementos ceramicos monoliticos (13, 23) con flujo de pared.
3. Aparato de filtracion (1) de acuerdo con la reivindicacion anterior, caracterizado por que hay mas de dos de dichos elementos ceramicos monoliticos, y por que estan dispuestos paralelos entre si con respecto al flujo de gas que pasa a traves del compartimiento.

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4. Aparato de filtracion (1) de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dichos medios de emision comprenden inyectores (14, 24) y eyectores (15, 25) que generan un flujo de impulsos de gas a contracorriente en dichos medios de filtrado (13, 23), lo que elimina la ceniza acumulada en los filtros.

25 5. Aparato de filtracion (1) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que dichos medios inyectores (12, 22) comprenden ademas medios (16, 26) para la nebulizacion de un reactivo oxidante en una solucion acuosa.
6. Aparato de filtracion (1) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que dichos gases calientes estan constituidos por aire precalentado a una temperatura de entre 400 y 700 °C.

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7. Aparato de filtracion (1) de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cada uno de dichos compartimentos esta en comunicacion, en su porcion inferior, con una tolva (100) para recoger las particulas.

35 8. Metodo para regenerar el aparato de filtrado de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende las siguientes etapas:

- actuar, por medio de la unidad de control central, sobre la valvula de cierre (11, 21) del compartimento (10, 20) a regenerar, operando el cierre de dicha valvula y reduciendo, o incluso deteniendo, el flujo de los gases

40 de escape a traves de dicho compartimiento;

- operar dichos medios de emision (14, 24, 15, 25) para emitir un flujo a contracorriente de gas presurizado o un impulso a contracorriente de gas presurizado en dichos medios de filtrado (13, 23);

- recoger las particulas en la tolva (100),

45 caracterizado por que comprende ademas la siguiente etapa:

- operar dichos medios inyectores (12, 22), por medio de la unidad central de control, introduciendo gases calientes en la camara impelente del compartimento a regenerar;

- actuar sobre dicha valvula de cierre central (11, 21) del compartimento (10, 20) a regenerar, por medio de

50 la unidad de control central, operando la apertura de dicha valvula, permitiendo de este modo que flujo de

los gases calientes inyectados a traves de las boquillas (12, 22) pase a traves de dichos medios de filtrado (13, 23).
9. Metodo de acuerdo con la reivindicacion anterior, caracterizado por que la etapa de operar los medios inyectores 55 (12, 22) comprende ademas la etapa de operar dichos medios (16, 26) para la nebulizacion de un reactivo oxidante en una solucion acuosa, que implica la nebulizacion de un reactivo oxidante en una solucion acuosa en dicho compartimiento a regenerar.